關於太陽能 : 太陽能與風能

仔細檢查它們可以揭示兩者之間的一些異同，最終允許用戶選擇適合他們的東西。

需要考慮的方面

• 成本效益分析

• 生命週期評估

• 耐用性

• 噪音

• 地點

• 革新

成本效益分析

替代能源可讓您減少碳足跡、控制能源生產並節省稅收。

它還可以為您節省大量的電費。

為了充分利用您的替代能源投資，您需要權衡安裝成本和系統為您節省的資金。

當談到安裝太陽能或風能的成本時，確實有太多的變數無法給出準確的、一刀切的答案。

這一切都取決於系統的規模、環境因素（例如暴露在陽光下或風中）以及當地的法令和激勵措施。

裝置

根據一般經驗，太陽能安裝太陽能的成本約為每瓦 2.19 美元，這是住宅和商業安裝的平均值。

您的系統越大，每瓦特支付的費用就越少。您的系統越小，您每瓦特支付的費用就越多。

隨著您的系統產生的每千瓦時免費電力，它開始為自己付出代價。

每月有大量電費的企業和農場的太陽能係統在短短幾年內就可以收回成本。

其使用壽命為 25 到 30 年，因此可以從免費電力中節省數十年的資金。

總而言之，一個 10 千瓦的太陽能係統在激勵後可能花費約 21,900 美元。激勵後，一台 10 千瓦的風力渦輪機的成本約為 14,700 美元。

用於大型公用事業規模的風力渦輪機可能耗資數百萬美元。對於較小的住宅和商業物業，價格將根據塔的高度和您安裝的設備類型而有所不同。

根據美國風能協會的說法，您可以期望每瓦特發電量支付 1.50 美元。

雖然風力渦輪機在該國的許多地方是更便宜的選擇，但它們的維護費用比太陽能高得多，而且它們對風的依賴並不使它們在任何地方都可行。

然而，太陽能在該國多雲、多雨或多雪的地區仍然可以盈利。

維護

太陽能和風能技術自早期採用以來都取得了顯著進步。

這些進步有助於降低成本，但它們也帶來了非常可靠的產品，可以承受惡劣的環境並持續幾十年。

但是，這兩個系統都不是 100% 免維護的。

太陽能係統的好處之一是沒有活動部件，這意味著與風能相比，可能出錯的地方更少，需要維護的地方更少。

如果出現問題，太陽能組件的製造商會得到很好的保證。

許多太陽能電池板都有製造商提供 25 年甚至 30 年的保修期，這意味著有故障的電池板可以在安裝後長達 30 年免費更換。逆變器是系統中最有可能首先發生故障的部分，其保修期為 12 至 25 年。

但製造商保修不包括更換人工成本。

您幾乎不需要做任何事情來維護您的太陽系。在該國大部分地區，定期清潔系統無濟於事，您不應清除積雪。

由於風力渦輪機具有大型活動部件，因此可能會出現很多問題，並且它們通常需要持續維護。

這些維護成本會很快侵蝕風能的成本節約。

從潤滑運動部件到檢查系統內的連接，再到發現和糾正任何不可預見的問題，風力渦輪機每年可能需要進行兩到三次的預防性維護。

隨著您的系統老化，這些維護檢查的頻率可能需要增加。

這些定期訪問每年可能花費數千美元，很快就會侵蝕您的風力渦輪機投資回報。

雖然風力渦輪機的安裝成本可能較低，但它們的維護成本通常比太陽能高得多。

這種差異可能會公平競爭，使太陽能成為更便宜的選擇，具體取決於維護成本。

生命週期評估

衡量太陽能電池闆對地球環境影響的典型且可以說是最全面的方法是生命週期分析 (LCA) 方法。

生命週期被定義為產品的整個生命週期，包括從原材料獲取和製造到太陽能電池板的處置或回收的所有內容。

使用這些信息，決策者可以選擇對環境影響最小的製造、建造和回收過程。

生命週期分析允許決策者評估整個產品系統和環境影響，因為它包括太陽能電池板的整個生命週期。

分析包括輸入（包括原材料和能源）和輸出（包括大氣排放、水生廢物、固體廢物、副產品、其他排放）。

大多數太陽能光伏板分為兩種基本類型，需要兩個不同的回收生命週期：矽基光伏板和薄膜光伏板。

矽基光伏面板通常由 76% 的玻璃、10% 的塑料、8% 的鋁、5% 的矽和 1% 的金屬組成。基於薄膜的光伏面板由 89% 的玻璃、6% 的鋁、4% 的塑料和 1% 的金屬組成。

首先拆卸矽基光伏面板（兩種面板中最常見的），然後將玻璃和鋁分開。 95% 的玻璃和 100% 的金屬被重複使用。

剩餘的材料被加熱到 500 攝氏度，這會導致塑料從剩餘的電池模塊中蒸發，其中 85% 是矽。

基於薄膜的光伏面板被切成大約 5 毫米的碎片，然後使用過氧化物和酸分離以去除薄膜。

通過去除夾層材料和沖洗玻璃的過程，近90%的玻璃得到再利用。 95% 的半導體材料通過沉澱和脫水過程重複使用。

然後分離和處理剩餘的金屬。

風力渦輪機 LCA 研究使用兩種方法（ReCiPe 2008 和能源回報）比較了兩台 2.0 MW 風力渦輪機的環境影響。

在每種情況下，塔、轉子和機艙對環境影響的貢獻最大。

對於塔來說，所需的大量鋼材是造成從搖籃到墳墓的環境影響的主要因素。

該 LCA 研究的結果之一是確認風力渦輪機的主要生命週期環境影響源自製造階段。

與之前的工作相比，結果得出了類似的結論，即環境影響是由材料消耗驅動的，尤其是鋼材。

耐用性

太陽能電池板失去吸收陽光並將其轉化為太陽能的能力，原因是天氣炎熱以及在特定時間範圍內太陽能電池板內的化學效力自然降低。

這就是所謂的“降解率”。

降解率越低，面板越好。當太陽能電池板的退化率較低時，它將在其整個生命週期內產生更多的能量。

降解率因品牌而異；與低質量面板相比，高質量面板具有較低的降解率。

在進行太陽能電池板比較時要記住這一點很重要，因為從長遠來看，在更高質量的電池板上花更多的錢可能更有意義。

根據國家可再生能源實驗室 (NREL) 的一項研究，松下和 LG 等優質現代太陽能電池板製造商提供的電池板的退化率低至每年 0.30%。

最壞的退化率為每年 0.80%，但作為基準，您可以預期任何面板的平均退化率為每年 0.50%。

對於大多數一級太陽能電池板，退化率為 0.30%，這意味著每年；面板的性能降低了 0.30%。超過 25 年，總計 6.96%，這意味著您的面板將在 2045 年以原始容量的 93.04% 運行。

質量好的現代風力發電機的設計壽命為 20 年。根據現場的風和湍流程度，渦輪機可以使用 25 年甚至更長的時間，儘管與任何機械設備一樣，維護成本會隨著設備老化而增加。

風力渦輪機的使用壽命不太可能比這更長，因為它們在整個生命週期中都承受著非常極端的負載。

這部分是由於風力渦輪機的形狀，其中關鍵元件（葉片和塔架）僅固定在一端並受到風的全部作用力。

也因為風中的功率隨著速度的立方而增加，在額定風速下，極端生存載荷幾乎是“設計載荷”的 100 倍——這就是為什麼風力渦輪機必須關閉以在 25 m 以上的風中保護自己/秒。在使用壽命結束時，它可以簡單地拆除並更換為新的。

噪音

很少討論的一個方面是可再生能源解決方案的運行噪音水平。

太陽能和風能之間存在巨大差異，這可能是一個因素，具體取決於您想要安裝它們的位置。

正如您所猜測的那樣，太陽能電池板不會產生任何噪音污染。它們是固定面板，在操作過程中是靜音的。如果您完全擔心噪音，請使用太陽能電池板。

風力渦輪機可以大不相同。如果您正在處理更高的風速，渦輪機可能會變得非常響亮。

特別是較小的渦輪機，在高速運行時，聲音可能與割草機一樣響亮。

如果您對在要安裝這些渦輪機的位置聆聽割草機運行的聲音不感興趣，那麼風能可能不是一個很好的選擇。

地點

太陽能是一個術語，用於定義太陽能電池板內部太陽能電池將陽光轉化為可用電能的過程。

太陽能電池板是您家的絕佳選擇，因為為您的電力提供所有發電所需的電池板數量可以輕鬆安裝在您的屋頂上。

太陽是最豐富的能源之一，儘管有些地方比其他地方自然暴露在陽光下的時間更長。

得克薩斯州和加利福尼亞州等陽光充足的州允許太陽能電池板產生比華盛頓州更多的電力，華盛頓州經常多雲。

太陽能電池板的安裝方向也可以提高或降低效率。

在北半球，最好將太陽能電池板朝南放置，面板上沒有遮陽罩。

雖然安裝在任何州的太陽能係統都可以提供您家所需的電量，但如果您生活在多雲的州，保持與電網的連接或安裝備用電池可以幫助您全天使用清潔電力。

風力渦輪機捕獲風能，為渦輪機內的發電機提供動力，並將該能量轉化為電能。

風並不總是可用的，但它確實比太陽能略有優勢，因為它可以在晚上有風時發電。

風力發電的效率是通過實際轉換的動能量來衡量的——這意味著當風撞擊渦輪機時，渦輪機移動以產生能量。

大多數風力渦輪機可以將撞擊它們的大約一半的風轉化為電能，由於風速較高，海上風力渦輪機的轉化率更高。

在考慮使用風力渦輪機時，地理位置是最重要的因素。

風力系統需要幾乎沒有大型防風林和建築物的環境，因此將它們放置在海洋、美國大湖或中西部是最有意義的。

如果您住在遍布住宅和商業建築的市中心，太陽能電池板可能是您的最佳選擇，因為它們可以安裝在您想要的任何地方並且不會佔用太多空間。

風力渦輪機必須位於任何可能阻擋風的障礙物上方才能發揮作用。因此，如果您居住在擁有大量開放空間的農村地區，那麼風力渦輪機將非常適合您。

革新

太陽能屋頂安裝的激增和建築領域的快速採用是太陽能電池需求不斷增長的主要驅動力。

此外，最近的技術奇蹟促進了太陽能電池板發電的採用。

例如，研究人員開發了一種新穎的設計，可以從太陽能電池板中榨取更多的能量。

此外，太陽能電池板的價格在過去幾年顯著下降。

此外，休斯頓大學的研究人員最近發表了一篇論文，揭示了一種可以捕獲和存儲太陽能的混合設備。

在風力渦輪機中，由於經過數十年的改進，現代葉片“在空氣動力學設計、材料使用、製造工藝和結構方面比以往任何時候都更加複雜，並且具有與其他空氣動力學應用（例如飛機機翼、 ”專家寫道。 “一些關鍵創新包括更高的葉尖速度以減少扭矩和最小化傳動系統重量；更高速度和高升力的翼型，以獲得更細長、更輕的葉片；以及創新的葉尖形狀以減輕噪音。隨著時間的推移，創新導致了現代葉片如果簡單地按當前長度縮放，比 1980 年代的刀片輕 90%，”他們指出。

最近顯著突破的例子包括氣動彈性剪裁，“通過耦合葉片彎曲和扭曲被動地減少負載”；更厚的平背翼型，可以提高輪轂附近承重部分的空氣動力學性能；以及附加組件，例如渦流發生器和流動圍欄；以及各種製造改進。

太陽能與風能 結論

當太陽不發光時，太陽能係統不會發電。

沒有風時，風力渦輪機不會發電。

哪種替代能源適合您的答案取決於您所在地區的天氣類型。

也就是說，重要的是要注意，您不需要住在亞利桑那州、加利福尼亞州或佛羅里達州即可使太陽能有利可圖。

即使安裝在以多雲著稱的國家地區的太陽能係統，如紐約州北部或俄亥俄州，也可以擁有非常有利可圖的系統。

雖然風力渦輪機最初的安裝成本可能較低，但它們在系統的整個生命週期中維護和運行的成本會高得多。

另一方面，太陽係幾乎不需要維護。

總而言之，我們偏愛太陽能（儘管我們可能有點偏見......）。

但最終，太陽能係統或風力渦輪機都可以幫助您每月節省大量電費。

兩者都將使您能夠通過減少對不可再生能源的依賴並為子孫後代創造一個更清潔的世界而有所作為。